Dans de nombreuses régions d'Afrique ou dans les zones où l'alimentation électrique est instable, les systèmes de générateurs solaires hors réseau offrent aux utilisateurs des solutions énergétiques propres, stables et fiables. Ce système est composé de panneaux solaires, de batteries solaires, d'onduleurs solaires et de coffrets de distribution. Il produit de l'électricité grâce à l'énergie solaire pendant la journée et recharge simultanément la batterie solaire. La nuit ou en cas de panne de courant, il est alimenté par les batteries solaires et ne dépend pas du réseau électrique national. Ce système offre une alimentation électrique autonome, un fonctionnement silencieux, une consommation de carburant et des émissions nulles, ce qui le rend particulièrement adapté aux villages, aux fermes, aux écoles, aux cliniques et aux stations de pompage. Facile à installer et à faible coût de maintenance, il peut être rapidement déployé, même dans les zones dépourvues d'électriciens professionnels, permettant aux utilisateurs d'atteindre l'autonomie énergétique et d'améliorer la qualité de vie et l'efficacité de la production.
Le plan de conception détaillé du système de générateur solaire hors réseau de 5 kW, réalisé par Brovolt Tech Company Limited pour le client, couvre le choix des panneaux solaires, le choix des batteries solaires, la configuration du système et le plan d'installation. Il convient aux familles, aux zones reculées ou aux situations d’urgence.
Calcul de la demande client :
| Article | Pouvoir | Temps | Énergie |
| Réfrigérateur | 200W | 24h | 4.8kWh |
| Climatiseur | 1500W | 3h | 4.5kWh |
| Éclairage+TV | 3kWh | ||
| Total | 12.3kWh | ||
Réfrigérateur 200 W : 24 × 200 W = 4,8 kWh/jour.
Climatiseur 1 500 W : 3 × 1,5 kW = 4,5 kWh/jour.
- Éclairage + TV : 3 kWh/jour.
Consommation totale : 12,3 kWh/jour.
Le client souhaite bénéficier d'une alimentation électrique pendant trois jours de pluie. Il doit stocker 45 kWh (compte tenu de la profondeur de décharge, avec des batteries au lithium calculées à 95 %, une capacité totale de 48 kWh est requise).
La puissance de crête est d'environ 2 000 W, calculée en fonction de la puissance des appareils électriques du client. La plupart des appareils électriques du client sont des charges inductives. La charge inductive aura un courant d'impact 2 à 3 fois supérieur au moment de démarrage.
2. Sélection et configuration des modules photovoltaïques
2.1 Panneaux solaires
- Type : Silicium monocristallin (rendement ≥ 24 %, bonnes performances en faible luminosité).
Puissance totale : 5 kW (surdimensionnée à 6 kW pour faire face aux jours de pluie et aux pertes).
- Quantité : 12 pièces de 500 W chacune (chaque pièce mesure environ 2,2 m x 1,1 m).
Puissance maximale (Pmax/W) 600 W
Tension à vide (Voc/V) 52,81 V
Courant de court-circuit (Isc/A) 44,66 A
Tension de crête (Vmp/V) 13,44 V
Courant de crête (Imp/A) 23,2 %
Calcul de la production d'énergie réelle : 6 000 W x 4 h x 0,85 = 20,4 kWh
- Angle d'inclinaison : Ajuster en fonction de la latitude locale (par exemple, dans les zones situées à 30° de latitude sud, l'angle d'inclinaison est de 30° à 35°).
Méthode d'implantation
- Toit plat : Gain de place et fixation nécessaire pour protéger du vent.
- Support au sol : Angle réglable, améliorant l'efficacité de la production d'énergie.
2.2 Onduleur hors réseau
- Puissance nominale : 5 kW (choisir un variateur de fréquence résistant aux chocs, comme au démarrage du moteur).
- La puissance de crête est de 10 kW, ce qui permet de répondre à la demande de puissance au démarrage de la charge inductive.
- Type de batterie : batteries solaires lithium-ion 48 V ou batteries plomb-acide
- Sortie : 230 VAC ± 5 % à 50/60 Hz, onde sinusoïdale pure
- Plage de tension de fonctionnement MPPT : 120 VDC ~ 450 VDC
- Tension d’entrée maximale : 500 VDC
- THDi < 3 %
- Puissance d’entrée photovoltaïque maximale : 6 000 W
- Prise en charge de la charge en dérivation depuis le réseau ou un générateur.
- Temps de commutation < 20 ms en cas de panne de courant
3. Batteries solaires
Nous recommandons les batteries pour onduleur solaire Brovolt 51,2 V 314 Ah (16 kWh × 3 = 48 kWh), pour un prix d'environ 2 400 USD.
- Gestion intelligente : BMS intégré offrant une protection multi-niveaux, notamment contre les surcharges, les décharges excessives et la surchauffe, améliorant ainsi la fiabilité du système.
- Extension parallèle : Prise en charge de 16 unités en parallèle pour une extension facile. Capacité extensible jusqu'à 225 kWh.
- Compatibilité : Compatible avec la plupart des onduleurs.
- Type : Batterie lithium-fer-phosphate, LiFePO4, LFP, lithium-ion.
- Caractéristiques : Durée de vie jusqu'à 6 000 cycles, bien supérieure à celle des batteries plomb-acide. La garantie est supérieure à cinq ans.
- Adapté aux utilisations longues et fréquentes, il répond aux exigences de démarrage des équipements haute puissance tels que les climatiseurs et les pompes à eau. Il présente un faible taux d'autodécharge et une excellente performance de stockage longue durée.
| Paramètres | |
| Modèle | BP48300 |
| Tension nominale | 51.2V |
| Capacité | 314Ah |
| Énergie | 16.076kWh |
| Courant de décharge maximal | 200A |
| Tension de fonctionnement | 44.8V-57.6V |
| Cycle de vie | 6000 fois |
| Concevoir la vie | >10 ans |
4. Support solaire et matériel auxiliaire
- Supports solaires : Fabriqués en acier galvanisé à chaud (angle réglable).
- Câbles : Lignes CC dédiées au photovoltaïque (4 mm² à 6 mm²), câbles à âme en cuivre pour les lignes CA.
- Coffret de distribution : Comprend des disjoncteurs CC, des parafoudres, des fusibles, des disjoncteurs différentiels et des disjoncteurs différentiels.
5. Installation des panneaux photovoltaïques
5.1 Installation sur toiture :
- Toiture plate : Utiliser des supports inclinés, en ménageant des canaux de dissipation thermique de 0,5 mètre à intervalles réguliers.
- Toiture en pente : Fixation directe, un traitement d’étanchéité est requis.
5.2 Installation au sol :
- Fondation en béton + supports réglables, évitant les zones d’ombre.
La hauteur par rapport au sol doit être d’au moins 0,5 mètre (pour éviter l’accumulation d’eau).
6. Aménagement des locaux techniques
- Batteries solaires et onduleur : Installer dans un local indépendant, bien ventilé et sec (éviter les températures et l’humidité élevées).
- Cheminement des câbles : Les lignes CC et CA sont posées séparément afin de réduire les interférences.
- Mise à la terre de la protection contre la foudre :
La résistance de terre des supports solaires est ≤ 4 Ω.
Le coffret de distribution est équipé d’un module secondaire de protection contre la foudre.
7. Exploitation, maintenance et gestion des pannes
7.1. Maintenance quotidienne
Nettoyage mensuel des panneaux photovoltaïques (augmenter la fréquence dans les zones sablonneuses et poussiéreuses).
Vérifier le serrage des borniers.
7.2. Maintenance de la batterie
- Batterie lithium : Surveiller l’état de charge et de décharge via le BMS.
7.3. Défauts fréquents
- Surcharge de l’onduleur : Réduire l’utilisation simultanée d’appareils de forte puissance.
- Baisse du rendement des panneaux photovoltaïques : Vérifier l’absence d’obstructions ou de vieillissement.
8. Résumé du plan
Grâce à cette solution, le système autonome de 5 kW assure une alimentation électrique stable, avec une production quotidienne moyenne couvrant les besoins des ménages. Il offre également une évolutivité et une grande fiabilité. Dans la conception actuelle, l'angle d'inclinaison et la capacité doivent être optimisés en tenant compte des données d'éclairage locales (la base de données SSE de la NASA peut être utilisée).
